یکی از تجهیزات متداول دفع حرارت که بدون آب، عملیات حذف گرمای اضافی فرایند را انجام می‌دهد، مبدل هوا خنک نام دارد. این سیستم از اصل همرفت و رسانایی کمک گرفته تا گرما را از سیال فرایند به هوا پراکنده کند. از این رو می‌توان گفت در سال‌های اخیر، بخش وسیعی از فرایند خنک‌سازی در پالایشگاه‌ها و صنایع شیمیایی توسط مبدل‌های هوا خنک انجام می‌شود. در ادامه این مقاله تصمیم داریم، در مورد نحوه کار مبدل هواخنک، کاربرد و انواع آن برای شما مطالب مفیدی را بیان کنیم؛ تا انتهای متن همراه ما شوید.
مبدل هواخنک چیست؟
یکی از انواع مبدل‌های حرارتی که در بسیاری از صنایع همچون فولاد، نفت و نیروگاه‌های تولید برق به عنوان تجهیزات برج‌های خنک‌کننده (Cooling Towers) کاربرد دارد، مبدل هوا خنک (Air Cooled Heat Exchanger) نام داشته و با علامت اختصاری ACHE نشان داده می‌شود. البته این نوع مبدل‌ها با نام‌های خنک‌کننده‌های فن دار هوا یا خنک‌کننده‌های هوا یا خنک‌کننده‌های باله‌ای هوا یا مبدل‌های حرارتی Fin-tube نیز شناخته می‌شوند.
این سیستم‌ها، برای انجام عملیات خنک‌سازی، نیازی به سیال خنک‌کننده ندارند، بلکه برای خنک کردن سیالات به هوای اتمسفر متکی هستند. در واقع بر اساس تبادل حرارت بین سیال و هوا کار می‌کنند. به طور کلی در مناطقی که دسترسی به آب دشوار بوده یا از نظر اقتصادی به صرفه نیست، این مبدل‌ها، جایگزینی ایده‌آل برای تأمین سرمایش موردنیاز، محسوب می‌شوند. یک کولر هوایی ممکن است به کوچکی یک رادیاتور خودرو بوده یا به اندازه‌ای بزرگ باشد که گرمای میعان بخار خروجی توربین از یک نیروگاه ۱۲۰۰ مگاواتی را دفع کند.
نحوه کار مبدل هواخنک چگونه است؟
به طور کلی نحوه عملکرد این نوع مبدل‌ها، به محل قرارگیری فن‌ها بستگی دارد. چرا که فن‌ها می‌توانند به صورت مکنده یا دمنده رفتار کرده و سیال ورودی را خنک کنند. در واقع اگر طریقه نصب مبدل هواخنک به گونه‌ای باشد که فن‌ها بالای لوله‌ها قرار گیرند، به آن مکنده گفته شده و اگر فن‌ها در پایین لوله‌ها نصب شود، به آن دمنده می‌گویند. در هر صورت هوای اتمسفر به عنوان خنک‌کننده عمل کرده و با گذر از سطح لوله‌های حامل سیال گرم فرایند؛ دمای آن را کاهش می‌دهد. البته به این نکته نیز توجه داشته باشید که از نظر شکل جریان این نوع مبدل‌ها را می‌توان در دسته متقاطع قرار داد.
انواع مبدل هواخنک کدام‌اند؟
از نظر ساختار مبدل‌های حرارتی هوا خنک به 3 نوع عمودی، افقی و V شکل تقسیم‌بندی می‌شوند. در ادامه بیشتر انواع آن را بررسی می‌کنیم.
مبدل هوا خنک عمودی
در این نوع مبدل‌ها، فن‌های هوا در حالت عمود بر زمین قرار گرفته و جریان هوا، هم راستا با سطح افق بر روی لوله‌های حامل سیال خنک‌شونده، دمیده می‌شود. البته این نکته را در نظر داشته باشید که در مبدل حرارتی هوا خنک عمودی، جریان هوای اتمسفر بر روی تبادل حرارتی تأثیرگذار خواهد بود.
مبدل هوا خنک افقی
در سیستم کولر هوایی افقی، فن‌های هوا در حالت افقی و هم راستا با سطح زمین قرار گرفته و جریان هوا به صورت عمودی بر روی لوله‌های حامل سیال خنک‌شونده، دمیده می‌شود. در این حالت می‌توان فن‌ها را زیر لوله‌ها یا بالای آن‌ها قرار داد که به دو صورت دمنده یا مکنده جریان هوا را از روی لوله‌ها عبور می‌دهند.
مبدل هواخنک V شکل
در این نوع مبدل‌های حرارتی هوا خنک، یونیت‌های نگهدارنده لوله‌های خنک‌شونده به صورت حرف "V"انگلیسی در کنار هم قرار می‌گیرند. همچنین فن‌های هوا که وظیفه انتقال جریان هوای آزاد به روی سطح لوله‌ها را دارند، در حالت افقی روی یونیت‌ها نصب می‌شوند.
ویژگی‌های مهم مبدل‌های هواخنک چیست؟
به طور کلی، مهم‌ترین مزیت مبدل‌های حرارتی هوا خنک، عدم نیاز این سیستم به آب برای خنک‌سازی است. در واقع انواع مبدل حرارتی هواخنک را می‌توان به عنوان یک کولر هوایی (air cooler)در نظر گرفت که در آن، هوا وظیفه خنک‌کنندگی فرایند را بر عهده دارد. از همین رو بسیاری از صنایع عظیم با کمک این نوع مبدل‌ها نیاز به دسترسی به منابع آبی ندارند.
مهم‌ترین مزایای تولید مبدل هوا خنک عبارت‌اند از:
• هوا یک سیال خنک‌کننده همیشه در دسترس و رایگان نسبت به آب است. به همین دلیل بهترین گزینه برای مناطق کم آب خواهد بود.
• هزینه‌های فرایند تصفیه آب در این سیستم وجود ندارد.
• نیازی به انجام دستورالعمل‌های لازم برای محافظت در برابر یخ‌زدگی مایع خنک‌کننده نیست.
• بسیاری از تجهیزات جانبی همچون پمپ، لوله‌کشی، چیلر و... که در سایر مبدل‌های حرارتی وجود دارد، در این مبدل نیازی نیست.
• هوا یک سیال رسوب‌گذار نیست؛ از این رو بر خلاف آب نیاز به رسوب‌زدایی دوره‌ای داخل مسیر‌های سیال خنک‌کننده نخواهد بود.
• مکان‌یابی کارخانه‌ها و صنایع با کمک این نوع مبدل‌ها محدود به منابع آبی نخواهد بود.
• آلاینده‌های حرارتی و شیمیایی مضر برای محیط زیست تولید نمی‌شود.
• مبدل‌های حرارتی هوا خنک، پساب تولید نکرده، به همین دلیل آلودگی‌های زیست محیطی تولید نمی‌کنند.
• هزینه‌های نگهداری و تعمیر مبدل هواخنک، تقریباً یک‌چهارم مبدل‌های دیگر است.
مهم‌ترین کاربرد‌های مبدل هوا خنک کدام‌اند؟
همان‌طور که اشاره شد؛ انواع مبدل حرارتی هواخنک را می‌توان به طور گسترده در صنایعی که به خصوص در مناطق بیابانی و نیمه خشک قرار گرفته‌اند، استفاده کرد. همچنین در مناطقی که احتمال بروز آلودگی‌های زیست محیطی وجود داشته باشد، مبدل حرارتی هوا به هوا به کار می‌رود.
کاربرد‌های تولید مبدل حرارتی هوا خنک عبارت‌اند از:
• ذوب آهن و صنایع فولاد برای خنک‌کننده کوره قوس الکتریکی یا کوره القایی
• پالایشگاه‌های نفت، گاز و بنزین و صنایع پتروشیمی برای خنک‌کننده ستون رآکتور
• نیروگاه‌های مستقل برای خنک‌کننده آب ژاکت موتور، خنک‌کننده بین مرحله‌ای و روغن روان‌کننده
• صنایع قالب‌گیری و ریخته‌گری؛ مانند خنک‌کننده ماشین‌های قالب‌گیری تزریقی پلاستیک
• صنایع نساجی برای فرایند تراکم بخار
• فرایند تبرید یا تهویه مطبوع ساختمان‌های مسکونی، اداری و تجاری
• صنایع غذایی با هدف کمک به تولید انواع مواد غذایی سالم
• کندانسور برای چیلر‌های هوا خنک
• نیروگاه‌های برق و سیکل ترکیبی برای خنک‌کننده توربین
اجزای اصلی کولر هوایی چیست؟
اگر با یک نگاه کلی مبدل‌های حرارتی هوا خنک را بررسی کنید؛ متوجه خواهید شد که برای عبور سیالات خنک‌شونده از لوله‌ها و صفحات مستطیل‌شکل استفاده می‌شود. در واقع سیال گرم از لوله‌ها عبور کرده و این لوله‌ها به وسیله فن خنک می‌شوند.
اجزای مبدل حرارتی پاستوریزاتور (مبدل هواخنک)عبارت‌اند از:
• لوله‌های انتقال حرارت
• محفظه توزیع جریان هوا
• فن و تجهیزات جانبی موردنیاز
• سر عقبی
• سر جلویی
• صفحه لوله‌ها
• بدنه مبدل
نگهداری، بازرسی و تعمیر مبدل هواخنک چگونه است؟
به طور کلی باید این موضوع را در نظر داشته باشید که عملکرد و قابلیت اطمینان و همچنین نحوه کار مبدل هواخنک، به صورت بدون نقص به بازرسی دوره‌ای و نگهداری صحیح قطعات بستگی دارد.
از این رو نگهداری و بازرسی منظم سیستم‌های کولر هوایی (air cooler) را می‌توان در مراحل زیر خلاصه کرد:
1- روغن‌کاری بلبرینگ موتور و فن؛ (البته در صورت کار مداوم مبدل، باید حداقل ماهی یکبار این کار را انجام دهید.)
2- بررسی ساییدگی تسمه‌ها و اطمینان از کشش کافی آن‌ها
3- بررسی فن‌ها، تیغه‌ها، پیچ و مهره‌ها و سایر تجهیزات مبدل در فواصل زمانی منظم
4- حفظ سطح مناسب روغن در گیربکس موتور
5- بررسی وضعیت بست‌های لوله
6- بررسی لوله‌های سیال خنک‌شونده
برای خرید مبدل هواخنک به چه نکاتی توجه کنیم؟
همان‌طور که در بخش‌های قبلی این مطلب بیان کردیم؛ مبدل‌های حرارتی هوا خنک، انواع گوناگونی دارند که هر کدام برای کاربرد‌های خاصی به کار می‌روند. تولید‌کننده‌ها نیز اقدام به طراحی، ساخت و فروش مبدل حرارتی هوا خنک با ویژگی‌ها و ظرفیت‌های تبادل گرمایی متفاوتی می‌کنند. از همین رو در هنگام خرید چنین مبدل‌هایی برای کاهش هزینه‌ها و انتخاب بهترین محصول، پیشنهاد می‌شود به موارد زیر توجه کنید:
• میزان انتقال حرارت موردنیاز را اندازه‌گیری کرده تا ابعاد فن، توان فن و تجهیزات جانبی آن را دقیق‌تر انتخاب کنید.
• شرایط محیطی و نوع سیال خنک‌شونده را بررسی کرده تا متناسب با آن جنس لوله‌ها را انتخاب کنید. به طور کلی لوله‌های مسی بهترین ضریب انتقال حرارت را داشته و پس از آن لوله‌های استیل ضدزنگ و آلومینیومی با توجه به خورندگی سیال قرار می‌گیرند.
• دبی سیال خنک‌شونده و قطر نازل ورودی و خروجی تولی نیز در ابعاد مبدل و هزینه‌های آن تأثیرگذار است.
هزینه خرید مبدل هواخنک چقدر است؟
به طور کلی نوع مبدل حرارتی، ابعاد موردنیاز، تعداد لوله‌های سیال خنک‌شونده، تعداد فن‌ها، طریقه نصب مبدل هواخنک، قدرت فن‌ها، ظرفیت تبادل حرارتی و جنس لوله‌ها (گالوانیزه یا رنگ شده) در قیمت مبدل هوا خنک و مبدل حرارتی، دخیل هستند. از همین رو و بر اساس نوسانات نرخ ارز در بازار برای اطلاع از قیمت دقیق این محصولات و شرایط فروش مبدل حرارتی هوا خنک با کارشناسان ما در تماس باشید.
در نهایت برای خرید مبدل هواخنک، این نکته را در نظر داشته باشید که به دلیل اهمیت بسیار زیاد عملکرد دقیق و بدون نقص این نوع مبدل‌های حرارتی، باید معتبرترین شرکت تولید مبدل‌های هوا خنک را انتخاب کرده تا از خدمات پس از فروش آن‌ها نیز خیالتان راحت باشد.
سؤالات متداول
مبدل‌های حرارتی هوا خنک چگونه کار می‌کنند؟
نحوه کار مبدل هواخنک به گونه‌ای است که بر خلاف سایر مبدل‌های حرارتی از هوا برای خنک‌کردن سیال فرایند استفاده می‌کند. در واقع جریان هوای اتمسفر توسط فن‌های دستگاه، گرمای سیال را از بین می‌برد.
مزایای تولید مبدل هواخنک چیست؟
دسترسی آسان و ارزان به هوا، عدم رسوب‌گذاری روی لوله‌ها، عدم ایجاد آلودگی‌های محیطی و هزینه‌های بسیار پایین نگهداری و تعمیر مبدل هواخنک از جمله مزایای مهم این نوع مبدل‌های حرارتی محسوب می‌شوند.
از مبدل‌های حرارتی هواخنک در کجا استفاده می‌کنند؟
صنایع فولاد، پالایشگاه‌ها، صنایع پتروشیمی، نیروگاه‌های تولید برق و سیستم‌های تهویه مطبوع ساختمان‌ها از جمله کاربرد‌های مبدل حرارتی هوا خنک محسوب می‌شود.
قیمت مبدل هواخنک چقدر است؟
قیمت مبدل‌های حرارتی هواخنک به عوامل مختلفی همچون ابعاد لوله‌ها، نوع مبدل، جنس بدنه، ظرفیت تبادل حرارتی، تعداد لوله‌ها و نوسانات بازار ارز بستگی دارد. اگر به دنبال خرید مبدل هواخنک هستید، برای دریافت قیمت به‌روز و شرایط فروش مبدل حرارتی هوا خنک با کارشناسان ما تماس بگیرید.
بهترین روش نگهداری و تعمیر مبدل هواخنک چیست؟
به طور کلی با توجه به طریقه نصب مبدل هواخنک و دسترسی به فن‌ها باید به صورت دوره‌ای فعالیت‌هایی همچون روغن‌کاری بلبرینگ موتور و فن، بررسی ساییدگی تسمه‌ها و اطمینان از کشش آن‌ها، بررسی فن‌ها، تیغه‌ها و پیچ و مهره‌ها، حفظ سطح مناسب روغن در گیربکس و در نهایت بررسی وضعیت بست‌های لوله‌ها انجام شود.
از کجا مبدل‌های حرارتی هوا خنک را بخریم؟
شرکت فنی و مهندسی آرکا تجهیز صدر یکی از معتبرترین و بزرگ‌ترین شرکت های تولید کننده مبدل حرارتی محسوب می‌شود. شما می‌توانید متناسب با ظرفیت تبادل حرارتی موردنیاز خود محصول مبدل حرارتی هواخنک را سفارش دهید.
و در پایان
همان‌طور که در متن بالا توضیح دادیم؛ یکی از مبدل‌های حرارتی کارآمد، به خصوص در محیط‌هایی که دسترسی به آب به عنوان سیال خنک‌کننده، دشوار بوده یا توجیه اقتصادی ندارد، مبدل‌های هوا خنک هستند. در این تجهیزات سیال گرم فرایند وارد لوله‌های مبدل شده و از طرف دیگر جریان هوا توسط فن‌های نصب شده روی دستگاه، گرمای سیال را از بین می‌برد. در واقع عملکرد اصلی کولر هوایی، خنک‌کردن مستقیم محیط‌های مختلف فرایند، توسط هوای اتمسفر است. مبدل‌های حرارتی خنک‌شونده با هوا در اندازه‌ها و اشکال مختلفی از کندانسور در یک نیروگاه برق تا یک تهویه مطبوع خانگی وجود دارند.
در متن بالا در مورد انواع مبدل حرارتی هواخنک، مزایا و کاربرد‌های این نوع تجهیزات، اطلاعات مفیدی را در اختیار شما قرار دادیم. در نهایت می‌توانید اگر سؤالی در مورد شرایط خرید مبدل هواخنک یا نحوه تعمیر و نگهداری آن‌ها دارید، از کارشناسان ما بپرسید. به نظر شما استفاده از مبدل‌های حرارتی هوا خنک مقرون به صرفه است؟